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量子計算機是通過疊加和糾纏的量子現象來實現計算力的增長。量子疊加使量子比特能夠同時具有0和1的數值，可進行“同步計算”；量子糾纏使分處兩地的兩個量子比特能共享量子態，創造出超疊加效應：每增加一個量子比特，運算性能就翻一倍。理論上，擁有60個量子比特的量子計算機可瞬間實現百億億次計算（E級計算）。
量子計算的巨大潛在價值，使得它成為最火熱的研究項目之一。發達國家都在整合各方面研究力量和資源開展協同攻關，谷歌、微軟、IBM、英特爾等科技公司也已經開始量子計算的研究。2017年5月，IBM發布16個量子比特的系統，半年之后即發布新型的20位量子比特的量子計算機，并宣稱己成功開發出一臺50位量子比特的原型機。谷歌量子硬件負責人約翰馬丁尼斯則在2017年10月透露谷歌己擁有22個量子比特的芯片，并且計劃在2018年發布49個量子比特的芯片。中國也在2017年5月初發布了世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機，成功實現了10個超導量子比特糾纏，2017年年底實現了操縱20個量子比特。
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